JP6455170B2 - 電源装置、及び、プリンター - Google Patents

Description

本発明は、電源装置、及び、この電源装置を備えたプリンターに関する。

従来、電力を供給するＡＣアダプター等の電源装置において、出力電流とともに出力電圧を降下させる特性、いわゆる「フの字」降下特性を利用して、過電流保護を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）

特開２００５−１６０２４１号公報

しかしながら、「フの字」降下特性を有する電源装置では、負荷の変動が大きい場合、適切な電力の供給が行われない可能性がある。例えば、電源装置がサーマルプリンターの印刷ヘッドに電源を供給する場合、印刷する内容により、印刷ヘッドにおいて通電される発熱素子の数が大きく変動する。このため、電源装置から負荷に流れる電流の変動が大きく、例えば多くの発熱素子に通電する際に、電源装置の特性により電圧が降下してしまい、印刷ヘッドに電力を適切に供給できないという懸念があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、負荷の変動が大きい場合であっても適切に電力を供給できる電源装置、及び、プリンターを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の電源装置は、交流電流に基づき直流電流を負荷に供給する電源装置であって、前記負荷に供給する負荷電流に対する出力電圧の電圧降下特性を複数有する電源回路を備え、前記電源回路は、前記負荷電流の電流値が特定の状態となった場合に、前記電圧降下特性を切り替えること、を特徴とする。
これにより、負荷電流の変動が大きい場合であっても、電圧降下特性を切り替えることによって、適切な電力の供給を行える。

また、本発明の電源装置は、前記電源回路は、前記負荷電流の増加に伴い前記出力電圧が降下する特性を示す第１の電圧降下特性と、前記負荷電流の増加に伴い前記出力電圧が抑制された範囲内で降下し、当該抑制の後、前記負荷電流の低下に伴い前記出力電圧が降下する特性を示す第２の電圧降下特性と、を有すること、を特徴とする。
これにより、適切な電力の供給を行うことができ、過電流保護を行うことができる。

また、本発明の電源装置は、前記電源回路は、前記負荷電流が前記特定の状態となったことを検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づき、前記電圧降下特性を切り替える切替部と、を備えることを特徴とする。
これにより、負荷電流の変動が大きい場合であっても、負荷電流を検出し電圧降下特性を切り替えるため、適切に電力を供給できる。

また、本発明の電源装置は、前記検出部は、前記負荷電流の電流値が特定の電流値となった場合に、検出結果の出力を切り替え、前記切替部は、前記検出部の出力に応じて、前記電圧降下特性を切り替えること、を特徴とする。
これにより、負荷電流の変動が大きい場合であっても、適切に電力を供給できる。

また、本発明の電源装置は、前記電源回路はスイッチング方式であり、スイッチング回路を含む一次側回路と、前記一次側回路に結合され前記直流電流を前記負荷に供給する二次側回路と、を有し、前記二次側回路側には、基準電圧回路と、前記二次側回路の前記出力電圧を分圧する分圧回路と、前記分圧回路の分圧電圧と基準電圧と比較する比較回路と、前記比較回路の比較結果に基づき前記スイッチング回路の周波数を変化させるフィードバック回路と、を備え、前記切替部は、前記分圧回路の分圧電圧を変化させることで前記電圧降下特性を切り替えること、を特徴とする。
これにより、基準電圧を変化させて電圧降下特性を切り替えることにより、適切に電力を供給できる。

また、本発明の電源装置は、前記電源装置は、前記電源回路が筐体に覆われたＡＣアダプタータイプであること、を特徴とする。
これにより、電圧降下特性を切り替える電源回路を、ＡＣアダプターに適応できる。

上記目的を達成するために、本発明のプリンターは、印刷媒体の搬送方向と交わる方向に固定された複数の印刷素子を有する印刷ヘッドと、交流電流に基づき前記印刷ヘッドに直流電流を供給する電源回路と、を備え、前記電源回路は、前記印刷ヘッドに供給する負荷電流に対する出力電圧の電圧降下特性を複数有し、前記負荷電流の電流値が特定の状態となった場合に、前記電圧降下特性を切り替えること、を特徴とする。
これにより、電源装置の電圧降下特性を切り替えることにより、電源装置から印刷ヘッドに流れる負荷電流の変動が大きい場合であっても、印刷ヘッドに対して適切に電力を供給できる。このため、印刷ヘッドにおいて通電される印刷素子の数が大きく変動するような場合であっても、高品位で印刷媒体に印刷できる。

第１の実施形態に係る印刷システムの構成を示す図。 サーマルプリンターの概略構成を示すブロック図。 電圧降下特性を示す図。 ＡＣアダプターのタイムチャートを示す図。 第２の実施形態に係るサーマルプリンターの構成を示す図。

［第１の実施形態］
図１は、印刷システム１の構成を示す図である。図１に示す印刷システム１は、サーマルプリンター４、及び、サーマルプリンター４に電源を供給するため１次側回路３Ａと２次側回路３Ｂから構成された電源回路を筐体で覆ったＡＣアダプター３（電源装置）を備える。
ＡＣアダプター３は、商用交流電源２にケーブルを介して接続され、例えば交流１００ボルトの商用交流電源２を整流、平滑、及び、電圧変換し、２４ボルトの直流電力をサーマルプリンター４にケーブルを介して供給する。ＡＣアダプター３は、サーマルプリンター４にコネクターを介して着脱可能に構成される。

ＡＣアダプター３は、短絡や過負荷等の異常が発生した場合に過電流が出力されないように負荷を保護する過電流保護を行う。この過電流保護のため、ＡＣアダプター３の特性を、例えば、負荷電流の増加に伴って出力電圧をゆるやかに降下させる特性、いわゆる「への字」降下特性（第１の電圧降下特性）とすることが考えられる。また、例えば、ＡＣアダプター３の出力電流が特定の電流値となった場合を境にして、出力電流が減少するにつれて出力電圧が降下する、いわゆる「フの字」降下特性（第２の電圧降下特性）とすることが考えられる。

サーマルプリンター４は、本体ケースに収容した図示せぬ感熱ロール紙（印刷媒体）を搬送して印刷を行う。
図２は、サーマルプリンター４の概略構成を示すブロック図である。
図２に示すように、サーマルプリンター４は、多数の発熱素子（印刷素子）４１が直線状に配置された、ラインサーマルヘッド４２を備える。ラインサーマルヘッド４２における発熱素子４１の配列方向は、感熱ロール紙の搬送方向と直交する方向である。ラインサーマルヘッド４２は固定されている。サーマルプリンター４は、ラインサーマルヘッド４２の発熱素子４１に通電し、感熱ロール紙の印刷面に熱を加えることにより、文字や画像等を印刷する。多数の発熱素子４１が駆動されるような印刷デューティーが高い場合、瞬時に大きな負荷電流が流れる。

サーマルプリンター４は、ラインサーマルヘッド４２の発熱素子４１に対する通電を制御する印刷ヘッド駆動部４３を備える。また、サーマルプリンター４は、感熱ロール紙を搬送する図示せぬ搬送ローラーと、搬送ローラーを駆動する搬送モーター４４とを備える。印刷ヘッド駆動部４３、及び搬送モーター４４は電源部４５に接続され、電源部４５から電力供給を受けて動作する。
また、印刷ヘッド駆動部４３及び搬送モーター４４は、制御部４６に接続される。制御部４６は、印刷ヘッド駆動部４３を制御して、ラインサーマルヘッド４２が備える個々の発熱素子４１に通電させる。また、制御部４６は、搬送モーター４４を制御して、搬送ローラーにより感熱ロール紙を搬送させる。感熱ロール紙を搬送させながら、固定されているラインサーマルヘッド４２を駆動して感熱ロール紙に印刷を行う。
電源部４５は、ＡＣアダプター３に接続され、ＡＣアダプター３から直流電流が入力される。

サーマルプリンター４のラインサーマルヘッド４２において、通電される発熱素子４１の数は、印刷される内容により変動する。通電される発熱素子４１の数の指標として、所定の印刷領域内に設定される印刷可能なドット数と実際に印刷されるドット数の割合を示す印刷デューティーが用いられる。
例えば、サーマルプリンター４が印刷デューティーの高い印刷データを印刷する場合、ラインサーマルヘッド４２が備える発熱素子４１のうち通電される発熱素子４１の数が多いので、ＡＣアダプター３からサーマルプリンター４に流れる負荷電流が増大する。この場合、ＡＣアダプター３の特性が、上述した「への字」降下特性であるとすれば、負荷電流の増加に伴い出力電圧が降下する。さらに、負荷電流が定格電流を超えた状態であってもＡＣアダプター３からサーマルプリンター４に電力が供給される可能性があり、確実に過電流保護を実現できるかどうか懸念がある。

一方、上記の例においてＡＣアダプター３の特性が、上述した「フの字」降下特性である場合には、負荷電流が増大して特定の電流値に達すると、「フの字」降下特性に従って負荷電流が減少するとともに出力電圧が降下する。制御部４６は、供給電圧の低下を検出すると、不具合を防止するために低電圧エラーを検出し、供給電圧がより低くなるとサーマルプリンター４をシャットダウンさせることがある。つまり、短絡や過負荷等の異常が発生していなくても、サーマルプリンター４がエラーで停止したり、シャットダウンしたりする可能性がある。また、一般的なプリンターでは、低電圧エラーやシャットダウンから復帰するためには、電源スイッチをオフ／オンする操作等が必要であり、サーマルプリンター４も同様である。

そこで、本実施形態のＡＣアダプター３は、電圧降下特性として、「への字」降下特性と「フの字」降下特性とを有し、負荷電流に応じて電圧降下特性を切り替える構成を具備する。

図１に示すＡＣアダプター３は、１次側回路３Ａに商用交流電源２が接続され、２次側回路３Ｂにサーマルプリンター４が接続される。ＡＣアダプター３は、商用交流電源２から１次側回路３Ａに入力される入力電圧Ｖｉｎを、出力電圧Ｖｏｕｔに変換し、出力電圧Ｖｏｕｔをサーマルプリンター４に出力する。

１次側回路３Ａは、商用交流電源２に接続される整流回路Ｓ３１と、電解コンデンサーＣ３１と、トランスＴＲの１次巻線Ｌ１と、スイッチング回路Ｋ１１とを含む。１次側回路３Ａでは、交流電圧である入力電圧Ｖｉｎが、整流回路Ｓ３１、及び、電解コンデンサーＣ３１によって整流、平滑化される。さらに、スイッチング回路Ｋ１１のスイッチ動作によって、１次巻線Ｌ１に印加される電圧が制御されるスイッチング方式の回路として構成されている。

スイッチング回路Ｋ１１は、制御ＩＣ（Integrated Circuit）１１１と、トランジスターＱ１とを備える。本実施形態ではトランジスターＱ１にＦＥＴを用いる。制御ＩＣ１１１は、トランジスターＱ１のゲートに接続される出力端子を有する。制御ＩＣ１１１は、後述するフォトカプラーＰｃの出力に応じて、トランジスターＱ１のゲートに入力する電圧を変化させる。具体的には、制御ＩＣ１１１は、トランジスターＱ１のゲートにパルス電圧を出力し、トランジスターＱ１をオン／オフさせ、これによりトランジスターＱ１はスイッチング動作を行う。制御ＩＣ１１１は、フォトカプラーＰｃの出力に応じてパルス幅を制御することにより、トランジスターＱ１のオンオフ時間を制御する。

２次側回路３Ｂは、トランスＴＲの２次側の巻線である２次巻線Ｌ２と、整流素子Ｓ３２と、電解コンデンサーＣ３２とを含む。１次側回路３Ａの１次巻線Ｌ１に電圧が印加されると、２次巻線Ｌ２に１次巻線Ｌ１の巻線数と２次巻線Ｌ２の巻線数との比に応じた電圧が誘起される。２次巻線Ｌ２の誘起電圧は、整流素子Ｓ３２、及び、電解コンデンサーＣ３２によって、整流、及び、平滑化され、サーマルプリンター４に出力される。
このように、スイッチング回路Ｋ１１のスイッチング動作によって、１次巻線Ｌ１に印加される電圧が変化すると、２次巻線Ｌ２に誘起される電圧が変化し、２次側回路３Ｂの出力電圧Ｖｏｕｔが変化する。

２次側回路３Ｂは、出力端子ＯＵＴと出力端子ＧＮＤとの間に、検出回路Ｋ２１（検出部）及び切替回路Ｋ２２（切替部）を備える。

検出回路Ｋ２１は、ＡＣアダプター３がサーマルプリンター４に出力する出力電流、すなわち、負荷に流れる負荷電流の電流値を検出する。検出回路Ｋ２１は、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ５と、抵抗Ｒ６と、コンパレーターＣＵとを備える。抵抗Ｒ１の一端は出力端子ＧＮＤに接続され、他端は抵抗Ｒ６に接続される。抵抗Ｒ６は抵抗Ｒ５に直列に接続され、抵抗Ｒ５は出力端子ＧＮＤに接続される。すなわち、出力端子ＯＵＴと出力端子ＧＮＤとの間に、抵抗Ｒ５、Ｒ６、Ｒ１が直列に接続される。

コンパレーターＣＵは、オペアンプにより構成される。コンパレーターＣＵの反転入力端子（−）は、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６とを接続するノードＰ１に接続され、非反転入力端子（＋）は出力端子ＧＮＤに接続される。コンパレーターＣＵは、反転入力端子で検出した電圧が非反転入力端子で検出した電圧を下回る場合、「Ｈｉｇｈ」レベルの信号を後述するトランジスターＱ２に入力する。また、反転入力端子で検出した電圧が非反転入力端子で検出した電圧を上回る場合、コンパレーターＣＵは、「Ｌｏｗ」レベルの信号をトランジスターＱ２に入力する。

コンパレーターＣＵの反転入力端子が検出する電圧は、下記式（１）によって表される。
Ｖ（−）＝Ｖｏｕｔ／（Ｒ５＋Ｒ６）・・・（１）
上記式でＶ（−）は、反転入力端子が検出する電圧の電圧値を示す。また、Ｒ５は、抵抗Ｒ５の抵抗値を示し、Ｒ６は抵抗Ｒ５の抵抗値を示す。

コンパレーターＣＵの非反転入力端子が検出する電圧の電圧値は、下記式（２）によって表される。
Ｖ（＋）＝Ｉｏｕｔ×Ｒ１・・・（２）
上記式で、Ｖ（＋）は、非反転入力端子が検出する電圧の電圧値を示し、Ｉｏｕｔは、負荷に流れる負荷電流の電流値を示す。また、Ｒ１は、抵抗Ｒ１の抵抗値を示す。

切替回路Ｋ２２は、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、及び、トランジスターＱ２を備える。抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３とは直列に接続され、抵抗Ｒ２の一端は出力端子ＯＵＴに接続され、抵抗Ｒ３の一端は、抵抗Ｒ１を介して出力端子ＧＮＤに接続される。トランジスターＱ２のコレクターには抵抗Ｒ４の一端が接続され、抵抗Ｒ４の他端は出力端子ＯＵＴに接続される。トランジスターＱ２のエミッターが抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３とを接続するノードＰ２に接続される。トランジスターＱ２のベースにはコンパレーターＣＵの出力信号が入力され、トランジスターＱ２は、コンパレーターＣＵの出力信号が「Ｌｏｗ」レベルの場合にオフになり、「Ｈｉｇｈ」レベルの場合にオンとなる。トランジスターＱ２がオンになると、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ４とは並列に接続される。

シャントレギュレーターＳＡ（比較回路）には、内部に２．５ボルトなどの所定の基準電圧を有する基準電圧回路を備えている。ノードＰ２には、シャントレギュレーターＳＡが接続される。シャントレギュレーターＳＡは、例えばＩＣで構成され、トランジスターＱ２がオフの場合、２次巻線Ｌ２の両端電圧が抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３で分圧されたノードＰ２の電圧（以下、Ｐ２電圧（出力電圧Ｖｏｕｔの分圧）と表現する。）と、内部の基準電圧回路の基準電圧とを比較する。シャントレギュレーターＳＡの出力と、出力端子ＯＵＴとの間には、電流制限抵抗を介してフォトカプラーＰｃ（フィードバック回路）の発光ダイオードＤｐが接続される。

Ｐ２電圧が基準電圧を上回る場合、すなわち、出力電圧Ｖｏｕｔが上昇した場合、シャントレギュレーターＳＡは、フォトカプラーＰｃに電流を流す。これにより、フォトカプラーＰｃを構成する発光ダイオードＤｐが発光する。発光ダイオードＤｐから発光された光は、発光ダイオードＤｐとともにフォトカプラーＰｃを構成するフォトトランジスターＱｐによって受光される。そして、フォトトランジスターＱｐが受光すると、フォトトランジスターＱｐのコレクター、エミッター間にフィードバック電流が流れる。制御ＩＣ１１１は、当該フィードバック電流に基づいて、１次巻線Ｌ１に印加される電圧を減少するように、トランジスターＱ１に出力するパルスを制御し、出力電圧Ｖｏｕｔを降下させる。

一方、Ｐ２電圧が基準電圧を下回る場合、すなわち、出力電圧Ｖｏｕｔが降下した場合、シャントレギュレーターＳＡは、フォトカプラーＰｃに電流を流さない。このため、フォトトランジスターＱｐのコレクター、エミッター間にフィードバック電流が流れない。これにより、制御ＩＣ１１１は、１次巻線Ｌ１に印加される電圧が増加するようトランジスターＱ１を制御し、出力電圧Ｖｏｕｔを上昇させる。

このように、シャントレギュレーターＳＡは、Ｐ２電圧が基準電圧を上回る場合に、出力電圧Ｖｏｕｔを降下させ、Ｐ２電圧が基準電圧を下回る場合に出力電圧Ｖｏｕｔを上昇させる。つまり、シャントレギュレーターＳＡは、Ｐ２電圧と基準電圧とが等しくなるよう出力電圧Ｖｏｕｔを制御する。トランジスターＱ２がオフの場合、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３とはが出力電圧Ｖｏｕｔの分圧回路である。シャントレギュレーターＳＡは、このときの分圧であるＰ２電圧を内部の基準電圧回路の内部基準電圧と等しくなるように制御することにより、フォトカプラーＰｃの発光ダイオードＤｐに流れる電流を制御する。従って、ＡＣアダプター３は、抵抗Ｒ２及び抵抗Ｒ３による分圧回路と、シャントレギュレーターＳＡと、フォトカプラーＰｃと、スイッチング回路Ｋ１１によって、出力電圧Ｖｏｕｔを変化させることができる。トランジスターＱ２がオンの場合、並列の抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ４、それらと直列の抵抗Ｒ３は出力電圧Ｖｏｕｔの分圧回路であり、抵抗Ｒ２及び抵抗Ｒ４と、抵抗Ｒ３との間のノードＰ２の電圧が分圧である。

シャントレギュレーターＳＡに入力する分圧は、トランジスターＱ２がオンであるか、オフであるかによって異なる。前述した通り、シャントレギュレーターＳＡは、Ｐ２電圧と内部の基準電圧とが等しくなるように制御することで出力電圧Ｖｏｕｔを制御する。トランジスターＱ２がオフの場合、Ｐ２電圧は、出力電圧Ｖｏｕｔを抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、及び、抵抗Ｒ３で分圧した電圧である。以下では、説明の簡略化のため、直列接続される抵抗Ｒ２、Ｒ３の両端電圧を電圧Ｖｏｕｔ´とする。電圧Ｖｏｕｔ´は、２次巻線Ｌ２の誘起電圧を整流、平滑した電圧である。
出力電圧とは以下に示す式（３）及び式（４）によって表される。

トランジスターＱ２がオフの場合の電圧Ｖｏｕｔ´を電圧Ｖｏｕｔ１´とすると、電圧Ｖｏｕｔ１´は下記式（３）によって表される。
Ｖｏｕｔ１´＝Ｖｒｅｆ×（Ｒ２＋Ｒ３）／Ｒ３・・・（３）
上記式で、ＶｒｅｆはシャントレギュレーターＳＡの内部の基準電圧の電圧値を示し、Ｒ２は抵抗Ｒ２の抵抗値を示し、Ｒ３は抵抗Ｒ３の抵抗値を示す。本実施形態では、トランジスターＱ２がオフの場合の出力電圧Ｖｏｕｔは２４ボルトに設定され、電圧Ｖｏｕｔ１´は、出力電圧Ｖｏｕｔと抵抗Ｒ１の値で定まる。

一方、トランジスターＱ２がオンの場合の電圧Ｖｏｕｔ´を電圧Ｖｏｕｔ２´とすると、電圧Ｖｏｕｔ２´は下記式（４）によって表される。トランジスターＱ２がオンの場合、並列の抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ４、それらと直列の抵抗Ｒ３の間のノードＰ２の電圧が、Ｖｏｕｔの分圧である。
Ｖｏｕｔ２´＝Ｖｒｅｆ×（（Ｒ２×Ｒ４／（Ｒ２＋Ｒ４））＋Ｒ３）／Ｒ３・・（４）
上記式で、Ｒ４は抵抗Ｒ４の抵抗値を示す。本実施形態では、トランジスターＱ２がオンの場合の出力電圧Ｖｏｕｔは２０ボルトであり、電圧Ｖｏｕｔ２´は、出力電圧Ｖｏｕｔと抵抗Ｒ１の値で定まる。

図３は、ＡＣアダプター３の電圧降下特性を示す図表であり、縦軸は電圧Ｖｏｕｔ´の電圧値を示し、横軸はサーマルプリンター４に流れる負荷電流Ｉｏｕｔの電流値を示す。図中、Ｖｅ´は、サーマルプリンター４が低電圧エラーとなる出力電圧Ｖｏｕｔの閾値に対応する、電圧Ｖｏｕｔ´の電圧値を示し、本実施形態ではＶｅ´＝１７ボルトである。
サーマルプリンター４に流れる電流が増大すると、電圧Ｖｏｕｔ´が降下し、これに伴い出力電圧Ｖｏｕｔが低下する。電圧Ｖｏｕｔ´が低下に転じる点を電圧降下点Ｏ１とし、電圧降下点Ｏ１における負荷電流Ｉｏｕｔの値をＩ１とする。

さらに電流値が増大すると、ＡＣアダプター３の電圧降下特性が切り替わる。電圧降下特性の切り替えが起きる点を特性切替点Ｏ２とし、特性切替点Ｏ２における負荷電流Ｉｏｕｔの電流値をＩ２とする。また、図３において、電流値Ｉ３は、ＡＣアダプター３において過電流保護が開始される過電流保護点Ｏ３における負荷電流Ｉｏｕｔの値を示す。
この図３に示すように、ＡＣアダプター３は、負荷電流ＩｏｕｔがＩ２以下の領域では「への字」降下特性を示し、負荷電流ＩｏｕｔがＩ２を超えると「フの字」降下特性を示す。

すなわち、負荷電流Ｉｏｕｔが増大して電流値Ｉ１を上回ると、ＡＣアダプター３は、「への字」降下特性によって、電圧Ｖｏｕｔ´を、電圧降下点Ｏ１の電圧Ｖｏｕｔ１´から緩やかに降下させる。

さらに負荷電流Ｉｏｕｔが増大してＩ２を上回ると、ＡＣアダプター３の検出回路Ｋ２１では、コンパレーターＣＵの非反転入力端子の入力電圧Ｖ（＋）が、反転入力端子の入力電圧Ｖ（−）より大きくなる。入力電圧Ｖ（＋）＞入力電圧Ｖ（−）であるため、コンパレーターＣＵがトランジスターＱ２のベースに出力する信号のレベルは「Ｈｉｇｈ」となる。

詳述すると、負荷電流Ｉｏｕｔの値がＩ２より大きい場合、入力電圧Ｖ（＋）及び入力電圧Ｖ（−）の関係は、Ｖ（＋）＞Ｖ（−）となり、下記式（５）の関係が成立する。
Ｒ１×Ｉｏｕｔ＞Ｖｏｕｔ／（Ｒ５＋Ｒ６）・・・（５）
つまり、負荷電流Ｉｏｕｔの電流値がＩ２である場合に、Ｖ（＋）＝Ｖ（−）となり、負荷電流ＩｏｕｔがＩ２より大きくなるとＶ（＋）＞Ｖ（−）となる。このため、コンパレーターＣＵがトランジスターＱ２に出力する信号は「Ｈｉｇｈ」レベルとなる。

切替回路Ｋ２２において、トランジスターＱ２は、検出回路Ｋ２１からの入力信号が「Ｈｉｇｈ」レベルになると、オフからオンに切り替わる。トランジスターＱ２がオンに切り替わることで、抵抗Ｒ２が抵抗Ｒ４と並列に接続されるため、出力電圧Ｖｏｕｔの分圧であるノードＰ２におけるＰ２電圧が変化する。これにより、シャントレギュレーターＳＡは、Ｐ２電圧が内部の基準電圧と等しくなるようにフォトカプラーＰｃの発光ダイオードＤｐに流れる電流を制御し、制御ＩＣ１１１へのフィードバック電流に反映させてトランジスターＱ１に出力するパルスの周波数を制御し、出力電圧Ｖｏｕｔを変える。ＡＣアダプター３は、シャントレギュレーターＳＡによって電圧がＶｏｕｔ２´となるよう定電圧制御を実行する。これを契機に、電圧降下特性が「への字」降下特性から「フの字」降下特性に切り替わる。
電圧降下特性が切り替わった後、すなわち、負荷電流Ｉｏｕｔの電流値がＩ２からＩ３の間では、ＡＣアダプター３は、「フの字」降下特性によって、電圧Ｖｏｕｔ´がＶｅ´を下回らないように、電圧の降下が抑制される。

このように、負荷電流Ｉｏｕｔの増大に伴い、ＡＣアダプター３の電圧降下特性が「フの字」降下特性に切り替わることによって、電圧Ｖｏｕｔ´がＶｅ´より高い電圧値を保つように出力電圧Ｖｏｕｔの定電圧制御が実行される。このため、サーマルプリンター４のラインサーマルヘッド４２に流れる負荷電流Ｉｏｕｔの変動が大きい場合でも、適切にサーマルプリンター４に電力を供給し、サーマルプリンター４における低電圧エラーやシャットダウンを防止できる。

ここで、さらに、負荷電力が増大し、負荷電流Ｉｏｕｔの電流値がＩ２に達すると、ＡＣアダプター３は、切り替えた「フの字」降下特性によって、負荷電流Ｉｏｕｔを減少させるとともに出力電圧Ｖｏｕｔを降下させる。これにより、過電流保護が行われる。
このように、トランジスターＱ２がオンになることによって、ＡＣアダプター３の電圧降下特性が、「への字」降下特性から「フの字」降下特性に切り替わる。この切り替えによって、負荷電流Ｉｏｕｔが正常な印刷範囲の電流値を超えた場合でも、確実に過電流保護を実行することできる。

次に、印刷デューティーの高い印刷データを印刷する場合のＡＣアダプター３の動作について説明する。本実施形態では、印刷デューティーの高い印刷データの印刷において図３に示す電圧降下点Ｏ１におけるＩ１を上回る負荷電流Ｉｏｕｔが負荷に流れる。

図４は、印刷デューティーの高い印刷データを印刷する場合のＡＣアダプター３のタイムチャートである。図４（Ａ）は、出力電圧Ｖｏｕｔのタイムチャートであり、図４（Ｂ）は負荷電流Ｉｏｕｔのタイムチャートである。図中、Ｖｏｕｔ１はトランジスターＱ２がオフの場合の出力電圧Ｖｏｕｔの値であり、Ｖｏｕｔ２はトランジスターＱ２がオンの場合の出力電圧Ｖｏｕｔの値である。

サーマルプリンター４が、時刻ｔ１において、印刷デューティーの高い印刷データの印刷を開始すると、ＡＣアダプター３からサーマルプリンター４には大きい負荷電流Ｉｏｕｔが流れる。時刻ｔ１で流れる負荷電流Ｉｏｕｔの値は、図３に示した電圧降下点Ｏ１におけるＩ１より大きい。

ＡＣアダプター３は、時刻ｔ１で負荷電流Ｉｏｕｔが増大したことに伴い、「への字」降下特性によって出力電圧Ｖｏｕｔを降下させる。時刻ｔ２において、電圧降下特性を「への字」降下特性から「フの字」降下特性に切り替える。これにより、ＡＣアダプター３の出力電圧Ｖｏｕｔの電圧値は、時刻ｔ２以降、Ｖｏｕｔ２に保たれる。
前述したように、ＡＣアダプター３は、「フの字」降下特性に切り替えた後は、「フの字」降下特性によって、出力電圧ＶｏｕｔがＶｅを下回らないように出力電圧Ｖｏｕｔを制御する。ここで、Ｖｅは、サーマルプリンター４が低電圧エラーとなる出力電圧Ｖｏｕｔの閾値である。このため、サーマルプリンター４に流れる負荷電流Ｉｏｕｔが増大しても、ＡＣアダプター３がサーマルプリンター４に供給する出力電圧Ｖｏｕｔの降下による低電圧エラー、シャットダウン等を防止できる。

また、時刻ｔ３でサーマルプリンター４の印刷が終了すると、サーマルプリンター４に流れる負荷電流Ｉｏｕｔが減少する。ＡＣアダプター３においては、負荷電流Ｉｏｕｔの減少にともない、トランジスターＱ２がオフし、出力電圧Ｖｏｕｔの分圧であるノードＰ２におけるＰ２電圧が変化する。Ｐ２電圧が内部の基準電圧と等しくなるようにフォトカプラーＰｃの発光ダイオードＤｐに流れる電流を制御し、制御ＩＣ１１１へのフィードバック電流に反映させてトランジスターＱ１に出力するパルスの周波数を制御し、出力電圧Ｖｏｕｔを変える。シャントレギュレーターＳＡは、この分圧の変化に伴い、ＡＣアダプター３の出力電圧ＶｏｕｔはＶｏｕｔ２からＶｏｕｔ１に復帰し、Ｖｏｕｔ１を出力する。

このように、ＡＣアダプター３は、電圧降下特性を切り替えることによって、サーマルプリンター４の負荷が増大しても適切に電力を供給できる。このため、サーマルプリンター４は、印刷デューティーの高い印刷データでも適切に印刷することができる。また、サーマルプリンター４は、ＡＣアダプター３の供給電圧の低下による低電圧エラー、シャットダウンを起こすことがなく、安定して印刷を行える。また、サーマルプリンター４の印刷終了とともに負荷電流Ｉｏｕｔが減少し、ＡＣアダプター３の出力電圧Ｖｏｕｔは自動的にＶｏｕｔ１に復帰するため、サーマルプリンター４への電力供給は安定した状態を保つことができる。

以上、説明したように、本実施形態に係るＡＣアダプター３（電源装置）は、交流電流に基づき直流電流を負荷に供給する。ＡＣアダプター３は、負荷に供給する負荷電流に対する出力電圧の電圧降下特性を複数有する電源回路を備える。電源回路は、負荷電流の電流値が特定の状態となった場合に、電圧降下特性を切り替える。
これにより、ＡＣアダプター３は、負荷の変動が大きい場合でも、適切に電力を供給することができる。

また、ＡＣアダプター３の電源回路は、負荷電流の増加に伴い出力電圧が降下する特性示す「への字」降下特性（第１の電圧降下特性）と、負荷電流の低下に伴い出力電圧が降下する特性を示す「フの字」降下特性（第２の電圧降下特性）と、を有する。
これにより、ＡＣアダプター３は、「への字」降下特性から「フの字」降下特性に電圧降下特性を切り替えることによって、適切に電力が供給できると共に、過電流保護を行うことができる。

また、ＡＣアダプター３の電源回路は、負荷電流が特定の状態になったことを検出する検出回路Ｋ２１（検出部）と、検出回路Ｋ２１の検出結果に基づき、電圧降下特性を切り替える切替回路Ｋ２２（切替部）と、を備える。
これにより、負荷電流の変動が大きい場合でも、負荷電流を検出し電圧降下特性を切り替えることによって、適切な電力の供給が行える。

また、ＡＣアダプター３の電源回路は、検出回路Ｋ２１が負荷電流の電流値が特定の電流値となった場合に、検出結果の出力を切り替え、切替回路Ｋ２２が検出回路Ｋ２１の出力に応じて、電圧降下特性を切り替える。
上述した通り、負荷電流Ｉｏｕｔの電流値がＩ２の場合に、電圧降下特性を切り替える。切り替えによって、Ｖｏｕｔ２が出力されるよう定電圧制御が行われる。当該Ｖｏｕｔ２は、低電圧エラーの電圧値であるＶｅより高い値に設定される。これにより、Ｉ２で電圧降下特性を切り替えることによって、ＡＣアダプター３は、負荷電流Ｉｏｕｔが増加しても、低電圧エラー、更には、電源のシャットダウンに至らない様、適切に電力を供給することができる。

また、ＡＣアダプター３の電源回路は、スイッチング方式である。電源回路は、スイッチング回路Ｋ１１を含む１次側回路３Ａと、１次側回路３Ａに結合された直流電流を負荷に供給する２次側回路３Ｂとを備える。２次側回路３Ｂには、基準電圧回路と、２次側回路３Ｂの出力電圧Ｖｏｕｔを分圧する分圧回路と、分圧回路の分圧電圧と内部の基準電圧回路の基準電圧と比較するシャントレギュレーターＳＡ（比較回路）と、シャントレギュレーターＳＡの比較結果をスイッチング回路Ｋ１１にフィードバックするフォトカプラーＰｃ（フィードバック回路）とを備える。ＡＣアダプター３の切替回路Ｋ２２は、分圧回路を構成する抵抗の組合せを変えて分圧を変化させることによって、電源のスイッチング周波数を変えて電圧降下特性を切り替える。
これにより、基準電圧を変化させることによって、電圧降下特性を「への字」降下特性から「フの字」降下特性に切り替え、適切な電力の供給が行える。

また、ＡＣアダプター３は、電源回路を筐体が覆い構成される。
これにより、「への字」降下特性と「フの字」降下特性とを切り替える電源回路を、ＡＣアダプター３に適応できる。

［第２の実施形態］
図５は、本発明を適用した第２の実施形態に係るサーマルプリンター４Ａの構成を示す図である。
サーマルプリンター４Ａは、上記第１の実施形態で説明したサーマルプリンター４と同様に、発熱素子４１を有するラインサーマルヘッド４２、印刷ヘッド駆動部４３、搬送モーター４４、電源部４５及び制御部４６を備えるプリンターである。

サーマルプリンター４Ａは、第１の実施形態で説明したＡＣアダプター３に相当する電源回路３０を内蔵する。電源回路３０は、ＡＣアダプター３と同様に、１次側回路３Ａ及び２次側回路３Ｂを備え、２次側回路３Ｂで生成する直流電流を、電源部４５に出力する。２次側回路３Ｂから電源部４５に出力する出力電圧Ｖｏｕｔ、及び負荷電流Ｉｏｕｔは、上記第１の実施形態で説明した出力電圧Ｖｏｕｔ、及び負荷電流Ｉｏｕｔと同様に変化する。
サーマルプリンター４Ａは、商用交流電源２に直接接続され、サーマルプリンター４Ａの内部では、電源回路３０の１次側回路３Ａが、商用交流電源２に接続される。

第２の実施形態のサーマルプリンター４Ａは、サーマルプリンター４（図１）に外部接続されるＡＣアダプター３（図１）を、プリンターに内蔵した構成である。この構成においても、上記第１の実施形態と同様に、ラインサーマルヘッド４２における負荷が増大し、２次側回路３Ｂが出力する負荷電流Ｉｏｕｔが増大した場合であっても、低電圧エラーを招くような電圧降下を防止できる。このため、サーマルプリンター４Ａは、印刷する内容の印刷デューティーに関わらず安定して印刷動作を実行できる。

なお、上述した各実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。例えば、第１の実施形態では電源装置をＡＣアダプター３として例示したが、これに限られず、出力電圧Ｖｏｕｔを変化させるタイプの電源装置であれば、他の態様の電源装置でもよい。また、例えば複数のプリンターに接続され電力を供給する装置であってもよい。また、サーマルプリンター４、４Ａは、図示せぬホストコンピューターに接続され、このホストコンピューターから入力されるデータに基づき、画像や文字を印刷してもよい。この場合、ホストコンピューターの構成や、サーマルプリンター４、４Ａとホストコンピューターとの接続に関する構成は任意である。

また、例えば、本実施形態において、ＡＣアダプター３が電力を供給する負荷をサーマルプリンター４として例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、サーマルプリンター４は、印刷時に固定されているライン型のヘッドを備えるインクジェットプリンター等の他のプリンターでもよい。また、負荷はプリンターに限られず、その他の機能を有する電子機器或いは電機であってもよく、ＡＣアダプター３から電力を供給される装置であれば本発明を適用できる。さらに、図１及び図５に示した回路構成は一例であって、図に示した回路素子を同数または異なる数のＩＣで置き換える等の構成変更が可能であり、本発明の範囲において任意に変更可能であることは勿論である。

３…ＡＣアダプター（電源装置）、３Ａ…１次側回路、３Ｂ…２次側回路、４、４Ａ…サーマルプリンター（負荷）、３０…電源回路、３１１…スイッチング回路、３２１…検出回路（検出部）、３２２…切替回路（切替部）、Ｚ…シャントレギュレーター（比較回路）、Ｐｃ…フォトカプラー（フィードバック回路）。

Claims (8)

1. 交流電流に基づき直流電流を負荷に供給するプリンター用の電源装置であって、
   前記負荷に供給する負荷電流の増加に伴い、出力電圧を降下に転じる電圧降下点と、前記出力電圧が所定の値を保つように切り替える特性切替点と、過電流保護を開始する過電流保護点を経由して、電圧降下特性を切り替える電源回路を備えること、
   を特徴とする電源装置。
2. 前記電源回路は、前記負荷電流の増加に伴い前記電圧降下点を経由して前記出力電圧が降下する特性を示す第１の電圧降下特性と、前記負荷電流の増加に伴い前記特性切替点を経由して前記出力電圧が所定の値を保つような特性を示す第２の電圧降下特性と、前記負荷電流の低下に伴い前記過電流保護点を経由して前記出力電圧が降下する特性を示す第３の電圧降下特性と、を有すること、
   を特徴とする請求項１記載の電源装置。
3. 前記電源回路は、前記負荷電流の増加に伴い前記第１の電圧降下特性から前記第２の電圧降下特性に替わり、前記負荷電流の低下に伴い前記第３の電圧降下特性に替わること、を特徴とする請求項２記載の電源装置。
4. 前記電源回路は、
   前記負荷電流を検出し出力を替える検出部と、
   前記検出部の出力に基づき、前記電圧降下特性を切り替える切替部と、
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電源装置。
5. 前記電源回路はスイッチング回路を含むスイッチング方式であり、前記切替部は、前記負荷電流の電流値が特定の電流値となった場合に、前記スイッチング回路の周波数を変化させることにより前記電圧降下特性を切り替えること、を特徴とする請求項４に記載の電源装置。
6. 前記スイッチング回路を含む一次側回路と、
   前記一次側回路に結合され前記直流電流を前記負荷に供給する二次側回路と、を有し、
   前記二次側回路側には、
   基準電圧回路と、
   前記二次側回路の前記出力電圧を分圧する分圧回路と、
   前記分圧回路の分圧電圧と基準電圧と比較する比較回路と、
   前記比較回路の比較結果に基づき前記スイッチング回路の周波数を変化させるフィードバック回路と、を備え、
   前記切替部は、前記分圧回路の分圧電圧を変化させることで前記電圧降下特性を切り替えること、
   を特徴とする請求項請求項５に記載の電源装置。
7. 前記電源装置は、前記電源回路が筐体に覆われたＡＣアダプタータイプであること、
   を特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電源装置。
8. 印刷媒体の搬送方向と交わる方向に固定された複数の印刷素子を有する印刷ヘッドと、交流電流に基づき前記印刷ヘッドに直流電流を供給する電源回路と、を備え、
   前記電源回路は、
   前記印刷ヘッドに供給する前記直流電流の増加に伴い、出力電圧を降下に転じる電圧降下点と、前記出力電圧が所定の値を保つように切り替える特性切替点と、過電流保護を開始する過電流保護点を経由して、電圧降下特性を切り替えること、
   を特徴とするプリンター。

Images